SYNOPSYS 光学设计软件课程二十：设计容易制造与加工的非球面
B)0;gWK
在本课中，我们展示如何将球面替换成非球面，从而改善像质。 然后我们重新优化它，控制非球面与最接近球面（CFS）的RMS偏离，以便更容易制造。 R mo'3
这是一个初始镜头，一个校正不佳的三片式镜头： -7J~^m2x
（如果您想自己运行此案例，始镜头名为6.RLE。） Eq=JmO'gHs
让我们做一个简单的优化运行。 首先，我们只使用球面。 这是MACro： U^K8^an$
FETCH 6 d`j<Bbf-
PANT }>3jHWxLc
VLIST RAD 1 2 3 4 6 :3J` +V}9;
VY 1 TH 20 3 VY 2 TH ~(`MP<
VY 3 TH 20 3 RmO kb~
VY 5 TH oJ#;X R
VLIST GLM 1 3 rg]z
END 8)83j6VF
S T4[d'|j
AANT [<Mls@?
AEC ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION fl4'dv
ACC ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL p6Ia)!xOGF
l d5+/"$
GNR .5 1 3 2 0 wNNg"}&P
GNR .5 1 3 2 .5 .hoVy *I
GNR .5 1 3 2 .7 \`-xxhb?e
GNR .5 1 3 2 1. 3-[+g}kak?
GNR .5 1 2 1 0 B&EUvY '
GNR .5 1 2 3 0 whGtVx|zR
GNR .5 1 2 1 1 9PaV*S(\TR
GNR .5 1 2 3 1 ,.;{J|4P
END >rYMOC~
Wi~?2-!
SNAP ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS 7x*C`
Et<x
SYNO 50 ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES GNW.n(a
GK3 cQw
镜头质量得到改善，但5阶球差和3阶球差没有得到平衡： @Yw42`> !s
转换成非球面。 将下面的命令行添加到PANT文件并重新优化。
Mi}k>5VT
VY 1 G 3 *h pS/g/3\
VY 1 G 6 1.Neg|
VY 1 G 10 ;D%H}+Z
3S%/>)k
正如所期望的那样，现在镜头要好得多 - 但是非球面看起来如何？ ASY列表给出了系数： SR<W3a\
SPECIAL SURFACE DATA uE.. 1N&*
______________________________________________________________________________ [3x*47o "z
SURFACE NO. 1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE )L_@l5l
G 3 -3.740105E-08 (R**4) G 6 1.619749E-11 (R**6) G 10 2.852988E-14 (R**8) 7dR]$ ~+*e
X'xnJtk
我们使用了22个G非球面系数项中的三个。 查看该表面与最贴近的球面的贴合程度（CFS）。 输入命令 e Dpt1
ADEF 1 PLOT. )t2 eg1a:
3,Iu!KB
该图表显示与CFS有很大不同。 这可能难以准确控制。 让我们继续优化，是否能得到更容易制作的非球面。 在AANT文件中添加了这些行 wz Y{ii
M 0 100 CLINK r =]$>&
ADEF 1 ^5k~ 7F.
CD1 FILE 6 L_M(Lj
= CD1 :*t5?
B f.- 5
这里我们使用CLINK选项，它使优化程序运行下一个命令（在这种情况下为ADEF），然后从文件缓冲区中获取所需的数量。 （要了解此强大功能，请在中键入HELP CLINKCW）。 8RS@YO
SYNOPSYS已经有了这种分析的命令，如用户手册的第10.3.3节所述，但如果没有，你会怎么做？ 本课程展示了如何使用其他功能来执行相同的操作，并且如果您想要执行没有命令的操作，最好知道如何使用其他功能。 \J-D@b;
加权因子100来自哪里？ 非球面和CFS之间的RMS差异为0.00042，其他像差中最大的差异为0.045。 （要查看这些值，可以使用FINAL nb命令。我们输入FINAL 5，查看五个最大的像差，并得到下表（它位于FINAL ERROR列中））： B& 5Md .h
FINAL 5 s;[WN.
ABERRATION LIST E[FE-{B#
NAME TARGET WEIGHT RAW VAL. FINAL ERROR R. EFFECT R\x3'([A5
81 0.0000000 0.9362033 SR 0.0140 0.130792E-01 0.028286 on1B~?*D
A 2 YC 0.70000 0.50000 0.83333 0.00000 &WS'M e
YmHu8H_Q
103 0.0000000 1.7262735 SR -0.0070 -0.120986E-01 0.024204 0E@*&Ru
A 2 YC 1.00000 0.16667 0.50000 0.00000 >^ E*7Bfp
( yB]$
157 0.0000000 1.1508490 SR 0.0141 0.162809E-01 0.043829 .
\8"f]~
A 1 YC 1.00000 0.25000 0.75000 0.00000 ( Dx p
N]F}Z#h
161 0.0000000 2.5733766 SR -0.0064 -0.165815E-01 0.045462 \ AB)L{
A 1 YC 1.00000 0.25000 -0.25000 0.00000 cXb&Rm' L
HzsQ`M4cA
163 0.0000000 1.1508490 SR -0.0111 -0.127588E-01 0.026917 zT>BC}~.b
A 1 YC 1.00000 0.25000 -0.75000 0.00000 WM
]eb, 8q
WfYG#!}x
因此，这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 /?V-
我们如何找出要添加到AANT文件中的其他行？当ADEF命令运行时，它会将其部分输出的副本放入AI缓冲区。 运行该命令后，询问AI E9'
2_e
BUFFER? bzECNi5^
}-T,cA_H|
看看放在哪里。 s|k &@jH)
BUFF? f*Os~@K
;R$2+9
The current FILE BUFFER contains s?
2ikJq
1 0.02051954 BEST FIT CV .X:,]of
2 48.73404382 BEST FIT RD 9|m:2[ "|?
3 -5.38236122E-13 VERTEX SHIFT v^Rw9*w{
4 0.50763222 VOL. REMOVED |<MSV KW
5 0.00097815 PEAK DIFF. 7j88^59
6 0.00031781 RMS DIFF. ZzxWKIE'c
FbXur- et^
我们所需的RMS差异在位置6- 我们想要控制的数量。 所以我们运行这个新的优化，光扇图几乎没有变化。 现在非球面看起来像什么？ TYCjVxfu$
SYNOPSYS AI>ASY ~y,m7%L
BKYyc6 iE
SPECIAL SURFACE DATA ,vAcri
97
______________________________________________________________________________ U.Y7]#P:
SURFACE NO. 1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE ` A-
G 3 -3.290403E-08 (R**4) G 6 1.879146E-11 (R**6) G 10 3.012221E-14 (R**8) ]Qe"S>,?`
xtK\-[n
ADEF 1 PLOT ')Y1c O
]<S{3F=
现在RMS差异仅为0.00018。 在这里，我们的镜头只有43％的非球面偏离，并且性能基本相同。 }T}xVd0
现在调整加权因子可能是有意义的，分阶段增加它直到性能开始降低。 这可能会产生比上面更容易制作的镜头。 AS'+p %(
通过拾取FILE 5，我们也可以控制峰值差异而不是RMS。将AANT命令更改为 ?%n"{k?#
M 0 50 CLINK Fh/ sD?
ADEF 1 4[)tO-v:Y
CD1 FILE 5 !'B='].
= CD1 3 rR 1/\
;d
FJqo82
并重新优化。 现在峰值偏离较小，仅0.00031毫米。 /QQjb4 S}
制造这种非球面有多难？ 让我们来看看： ADEF 1 FRINGES ?# RhHD
这是一个非常漂亮的柔和的非球面，只有一些条纹到最合适的球面。 条纹是双通的; 实际差异只是显示的一半。 " ]OROJGa
使用这些工具，人们可以利用非球面元件，同时要确保它们易于制造。
|
